污水处理能耗与能效分析

1、污水处理能耗与能效分析作者：余伟光 本文主要是对污水处理厂的能耗状况进行研究，优选节能工况，提出节能途径。在对我国城市污水处理典型工艺能量利用现状考察的基础上，分析了国内常见污水处理工艺的能耗特点以及处理厂常用设备装置和工艺工程的能耗水平，并且分析研究了污水处理能耗的构成与流向，找出能耗损失的原因以及能耗过程各个环节的影响因素。然后针对能耗原因，提出了具体可行的节能途径。1国内城市污水处理厂的工艺流程城市污水处理厂的典型工艺流程如下图 1.1所示：原水一细峪栅一平流沉砂池一平流沉淀池一7池一配水井流沉淀池一处理水捷放回流污泥剩余污泥I污泥浓缩池一污淀般水机房一污泥脱水机房一外运1.1图该流程由

2、完整的二级处理系统和污泥处理系统组成。 ？级处理是由格栅、沉砂池和沉淀池所 组成， 其作用是去除污水中的固体污染物质，从人块垃圾到颗粒粒径为数 mm的悬浮物（非溶解 性的和溶解 性的）。污水中的BOD值，通过？级处理能够去除20%? 30%.二级处理系统是成熟污水处理厂的核心，它的作用是去除污水中呈胶体和溶解状态乃OQ的 有机污染物（以B0D或C0D农示）。通过二级处理，污水的 30mg/L, ? 20值可降至？般可达到排 放水体和灌 溉农田的要求。污水通过管网引入污水处理厂，首先经过格栅截留污水中人块的悬浮物和漂浮物后，由潜污泵进行？次性提升，输送至沉砂池去除无机颗粒，再经集配水井分配给初沉

3、池去除部分悬浮物，沉淀的悬浮物由污泥处理区进行处埋。初沉池出水进入曝气池，在经过生化处理的污好氧条件下污水中胶体态和溶解性的有机物彼池中微生物降解净化，澄淸水排放，活性污泥由回流污泥泵回流水再由集配水井分配至二沉池进行泥水分离，入曝气池，剩余洁性污泥排至污泥处理区进行处理。在污泥处理区，？沉池污泥及剰余消化后污泥进行脱水后外 30加热后进入消化 池，污泥经浓缩、在？ 339进 行中温消化，工。运.各种类型的生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法以及自然生物处理技术，只要运行正常，都能取得良好的处理效果。污水处理工艺的能耗分析2其中电耗占总能燃料及药剂等潜在能源，城市污水处理厂消耗的能源主要包括电

4、、 污电能的消耗主要用于提升污水和污泥，生物处理的供氧和推动混合、？耗的60%90% o泥的稳 定和处理、专用机械设备的能耗、附属建筑、厂区的照明等方面、用于污水生物，厂区照明及办公室用电处理过程的电耗大约占全厂用电的70%,污泥处理电耗占20亂污水厂热能的消耗主 要用于污泥加热及厂 区供热，？般用于污泥加热的热耗占全10% 10%。，消化池加热占30%,厂 内供热占厂热耗的60%对我 国典型二级污水处理厂上海市政工程设计研究院羊寿生教授曾结合设计经验，各单元过程作了能耗（电能）估算，估算结果以处理单位体积污水的耗电量农示kWhfrflm/d -我25000,污水厂规模按（），对二级处理厂该值

5、为0. 266,20厂中，污水提升能耗占总能耗的10%?国典型的二级城市污水处埋厂电耗（衣 2.1 ,污泥 处理占总能耗的 50%? 70% 污水生物处理能耗（主要用于曝气供氧）占总能耗的处此结果农明， 我国城市污水 处理 70%以上 10%? 25%,三者能耗之和占总直接能耗的厂能耗主要用于污水、污泥的提升，生物处理的供氧，以及污泥处理这几个工艺过程，以上。其中污水生物处埋和污泥 处理的单元过程耗能量要占 污水厂直接能耗的 60%我国典型二级城市污水处理厂电耗 2. 1 衣）所占比例（单元过程 100%七加彳 耗电量（） 0.06 22.6 进水泵 0. 0064 2.4 格栅、 沉砂池、沉

6、淀池、浓缩池0. 02 回流污泥泵 7. 50. 145 54.5 曝气池供氧设备0. 028 10.5 污泥处理 0. 0072.6化验、办公等附属设备工程中采取的节能措施 3合理选择设计参数 3. 1 将国内已投产的污水处理厂进水水质与现场扌 II： 水水质资料对比 根据国家有关标准，分析，提出 合 理的污水进水设计参数，避免取值过高，使构筑物及设备过人，形成“人工马拉小车”，造成 能源浪 费。采用合理的处理工艺3.2八0工艺是一项成熟工艺，采用合理的处理工艺是污水处理厂节能的重要 环节。城镇污水中含有较多的在我国城市污水处理中也有运用。在工业污水处理中运用较广，氮和磷，扌 I#入河流很容

7、易引起水体富营养化，采用 ?般的二级生化处理效果不显著，而才。? 90%,? 80 賀磷的去除率为 70%工艺利用不同的微生物种群，使氮的去除率为 60%从各种生物处理能耗衣对 较高和较低有机 物浓度的城镇污水，均得到良好的处理效果。）可以看出，氧化沟法、延时曝气 能耗最高，高负荷生 物滤池能耗最低。从（见衣 3.1 实际运行状况看，氧化沟法出水水质较好 , 运行稳定：高负荷生物滤池 岀水水质往往达川 , 0 工艺处理出水水质优于活性污泥法，在能不 到较高标准：活性污泥法介于其间。 jffO工艺是最为经济有效的处理工艺。耗上较活性污泥法经济。因此，） 各种生物处理能耗（表 3 .1 物生荷泥高

8、负活性污类别氧化沟延时曝气阶段曝气纯氧曝气法滤池单位耗电 0. 10. 12 ?0. 26? 0. 030. 180. 150. 85 0. 56虽53. 3 污水提升泵的节能污水捉升泵的电耗 ?般占全厂电耗的 10%20%, 是污水厂的节能重点。提升泵的节能首先应 从设计入 手，进行节能设计 ; 对于已投产的污水厂，仍能通过加强管理或更换部分设备进行节能。 在选用污水提 升泵时，使流量和扬程的匹配尽可能达到 80%以上的工作效率。根据进水流量，采 用不同流量泵相互 匹配，避免较多的阀门调控，损失能量。混合液回流流量人，动力消耗高，为 降低能耗，本工程采用 进口的人流虽、低扬程的高效螺旋浆式泵

9、，从而减少了设备台数，使得运 行费用大大降低。3.4 曝气系统的节能鼓风曝气系统电耗？般占全厂电耗的40%八50%，曝气池是二级生物处理厂耗能最人的构筑物。 最根本 的节能措施就是减小风量，而减小风量必须捉高扩散装置效率，降低污泥对氧的需求。采用微孔曝气器微孔曝气器可以减小气泡尺寸，增人农面积，因而转移速度高，节约风量。微孔曝气器，出气量为8m3/（ m-h），氧利用率23陰是新？代高效、节能型曝气装置。与传统的其他类 型曝气器和比，微孔曝气器具有布气均匀、 氧利用率高、 动力效率高等优点， 而且具有通气量大、 ：“充气 能力人、 微孔不堵塞、使用寿命长等特点。微孔曝气器的使用人人降低了能耗

10、选择风机时，都 要在计算需气量基础上加上 ?个足够人的安全系数，以满足最人负荷时的需要。所以在日常负荷下?般都要适当减小风量，负荷低时更应如此，这不仅是节能的需耍，也是防止过曝气、保证 处理效果的要求。 .3. 5 污泥处理系统的节能污泥厌氧消化池 ?般采用中温消化 （35C 左右）。但是当投配率过低时，可考虑采用常温消化以节省能耗。固体回收率不仅与处理构筑物的设计容积和运行费用有关，对污水厂污水、污泥的处理效果也有很大影响。应该对各污泥处理设施采収严格的管理措施以捉高固体回收率。3. 6 其余节能措施对处理构筑物进行合理的分组，根据进水有机物浓度的高低，不同季节水量人小的变化，在非满负荷的条件下，可用两组或三组并联运行，以节约能源。另外，采用先进的微机测控管理系统，分散检测和控制，集中显示和管理。各种设备均可根据污水水质、流量等参数自动调节运转台数或运行时间，使整个污水处理系统在最经济状态下运行 , 使运行费 用最低。4 结论由于污水处理的耗电大，成本高，尤其近年来电费不断上调，使污水处理厂的运转费用不断增 高， 不少建成的污水处理厂往往因经费不足而不能正常运转。 使人量的基建投资不能充分发挥其 环境效益、 经济效益和社会效益。因此在污水厂的建设过程中应选择合理的处理工艺，尽可能地 使用节能设备及 装置，加强科学的管理，逐步实